微热板以及MEMS气体传感器制造技术

微热板在对硅基板的腔进行架设的支持层上设置有电极和加热器。电极包围加热器，且加热器被配置于电极的内侧。微热板的功率效率提高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微热板以及MEMS气体传感器


[0001]本专利技术涉及使用了MEMS(微机电系统)技术的微热板、以及使用了其的MEMS气体传感器，特别是涉及加热器和电极的配置。

技术介绍

[0002]微热板被用于气体传感器等，例如若在微热板上设置感气体层则成为气体传感器。为了将感气体层内的温度分布变小，优选加热器包围感气体层和其电极，也就是将加热器配置于电极的外侧(专利文献1：WO2005/012892)。在WO2005/012892中，在同心圆状的3重加热器的内侧，设置梳齿状的一对电极和感气体层。
[0003]作为不遵从通过将加热器配置于感气体层的外侧而将感气体层均匀地加热这样的原则的例，专利文献2(US2018/0017516)记载有在加热器的外侧设置4对梳齿状电极和感气体层。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：WO2005/012892
[0007]专利文献2：US2018/0017516

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的课题
[0009]专利技术人发现若以电极包围加热器的方式、即以加热器位于电极的内侧的方式配置加热器和电极，则微热板的功率效率改善，例如能够以相同的功耗得到更高的气体灵敏度。
[0010]本专利技术的课题在于，改善微热板以及MEMS气体传感器的功率效率。
[0011]在本专利技术的微热板中，在对硅基板的腔进行架设的支持层上设置电极和加热器，电极包围加热器，且加热器被配置于电极的内侧。
[0012]在本专利技术的MEMS气体传感器中，在对硅基板的腔进行架设的支持层上设置电极、加热器、和感气体层，电极包围加热器，且加热器被配置于电极的内侧，进而感气体层覆盖着电极。
[0013]另外微热板还能够用于MEMS气体传感器以外。此外在本说明书中，与微热板相关的记载也同样适用于MEMS气体传感器。此外在以下，将MEMS气体传感器简称为气体传感器。
[0014]图8、图9示出将加热器配置于内且将电极配置于外的气体传感器的灵敏度，图10示出将加热器配置于外且将电极配置于内的以往例的气体传感器的灵敏度。将这些气体传感器以相同的功耗进行驱动。一般来说在气体传感器中，通过将感气体层的温度增加，对异丁烷等燃料气体的灵敏度增加。在图8、图9的气体传感器(实施例)中发现了异丁烷灵敏度，但在图10的气体传感器(以往例)中异丁烷灵敏度很少。此外在图10的气体传感器中乙醇灵敏度远低于氢气灵敏度，但在图8、图9的气体传感器中乙醇灵敏度和氢气灵敏度基本同等。根据以上，可知通过设为将加热器配置于内，将电极配置于外，电极包围加热器，从而微热
板的功率效率提高。
[0015]优选的是，电极以具有开口部的环状，即以具有开口部的环状而并非闭合的环，包围着加热器。加热器具备圆状或环状的发热区域，且从开口部被连接到加热器的两端部的一对加热器引线被抽出。加热器为圆状或环状，因此热均匀地流向电极侧。此外能够从开口部抽出加热器引线。另外在本说明书中，圆并非圆周的含义，而以圆周及其内部的含义来使用。
[0016]更优选的是，所述发热区域为圆状，加热器在发热区域内多次折返，并且具备沿着发热区域的外围的弧形部。优选的是，在折返和折返之间，加热器为直线状。若以一边多次折返一边嵌入发热区域内的方式配置加热器，则难以从1个开口部抽出加热器的两端。因此设置沿着发热区域的外围的弧形部，将加热器的两端从相同的开口部抽出。
[0017]特别优选的是，电极由对置的至少2个电极构成，2个电极都以环状来包围加热器，且具备公共的开口部。还能够将电极设为1个，将加热器兼用作另一方的电极。但是若这样，则加热器内的电位不恒定，所以难以进行感气体层的信号的处理。因此将对置的2个电极都配置为以环状包围加热器，从公共的开口部抽出加热器引线。
[0018]优选的是，电极由2个电极构成，在各电极连接电极引线，电极引线与电极的连接部位将从所述公共的开口部至公共的开口部为止的发热区域的周围三分割。进而，在从公共的开口部至被连接到一方的电极的电极引线为止之间，设置有与任何电极都不连接且将发热区域以弧形包围的虚拟电极。虚拟电极和本来的2个电极作为整体，在从公共的开口部至公共的开口部为止的范围中，将加热器的周围基本均匀地包围。此外在通过滴下粘贴剂而形成感气体层的情况下，虚拟电极限制粘贴剂扩张。
[0019]在加热器上经由绝缘层设置电极的情况下，加热器和电极能够任意地配置。相对于此，在将电极和加热器以支持层为基准而设置于相同的高度的情况下，即将电极和加热器同时形成的情况下，它们的配置被限于加热器为外(以往例)，或加热器为内(本专利技术)的其中一个。并且本专利技术特别适合于将电极和加热器以支持层为基准而设置于相同的高度的情况。
附图说明
[0020]图1是实施例的微热板的平面图。
[0021]图2是第二实施例的微热板的平面图。
[0022]图3是变形例的微热板的平面图。
[0023]图4是第三实施例的微热板的平面图。
[0024]图5是使用了图1的微热板的MEMS气体传感器的截面图。
[0025]图6是使用了图4的微热板的MEMS气体传感器的截面图。
[0026]图7是以往例的微热板的平面图。
[0027]图8是示出使用了图1的微热板的MEMS气体传感器的气体灵敏度的图。
[0028]图9是示出使用了图2的微热板的MEMS气体传感器的气体灵敏度的图。
[0029]图10是示出使用了以往例的微热板的MEMS气体传感器的气体灵敏度的图。
具体实施方式
[0030]在以下示出用于实施本专利技术的最佳实施例。
[0031][实施例][0032]在图1～图6中示出实施例的微热板(以下简称为“热板”)2、22、32、42、和使用了它们的气体传感器40、45。此外将以往例的热板62在图7中示出。在图1～图6的实施例中，相同的标号表示相同的部位，与图1的实施例相关的记载只要没有特别指出，就适合于其他实施例。
[0033]在图1中，热板2被设置于图5的Si基板15上的支持层4。支持层4为绝缘性，由氧化Si、氮化Si、氧化Si这3层等构成，但支持层4的材质等是任意。支持层4是覆盖腔(cavity)6的隔膜(diaphragm)状，但也可以是腔6上的架桥部。加热器8的材质既可以是Pt等金属，也可以是通过掺杂(doping)而赋予了导电性的Si等。加热器8在圆形的发热区域内多次折返，折返和折返之间为直线状，此外还具备从图1的左侧返回至右侧的半圆形的弧形部19。此外加热器8的两端作为一对加热器引线9、9，从电极10、11的开口部17，被抽出至腔6的外部，与未图示的垫(pad)等连接。
[0034]加热器8的发热区域(包含弧形部19)为圆形，因此热从加热器8均匀地流向电极10、11侧。如图1那样，一边折返一边从图的右向左将加热器8配置于发热区域内，为了将加热器8的左端与加热器引线9连接，设置弧形部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微热板，在硅基板的腔上架设的支持层上设置有电极和加热器，在所述微热板中，所述电极包围所述加热器，且加热器被配置于电极的内侧。2.如权利要求1所述的微热板，其特征在于，所述电极以具有开口部的环状来包围所述加热器，所述加热器具备圆状或环状的发热区域，且从所述开口部被连接到所述加热器的两端部的一对加热器引线被抽出。3.如权利要求2所述的微热板，其特征在于，所述发热区域为圆状，所述加热器在发热区域内多次折返，并且具有沿着发热区域的外围的弧形部。4.如权利要求2或者3所述的微热板，其特征在于，所述电极由对置的至少2个电极构成，所述至少2个电极都以环状来包围所述加热器，且具备公共的开口部。5.如权利要求4所述的微热板，其特征在于，所述电极由2个电极构成，在各电极连接电极引线，电极引线与电极的连接部位将从所述公共的开口部至公共的开口部为止的发热区域的周围三分割，进而在从所述公...

【专利技术属性】
技术研发人员：多田罗佳孝，本多祐仁，永井宏明，芦原义树，井泽邦之，佐井正和，吉冈谦一，
申请(专利权)人：费加罗技研株式会社，
类型：发明
国别省市：